KR101838315B1 - Method For Manufacturing Pouch Type Lithium Secondary Battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법에 있어서, 파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 상기 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(degassing) 공정과, 상기 디개싱 공정 이후에 상기 파우치의 개구 부분을 실링하면서 동시에 상기 진공 상태를 해제하는 실링 및 벤트(vent) 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 파우치의 개구 부분을 실링하면서 동시에 진공 상태를 해제하여 실링면의 변형 및 약화되는 것을 방지할 수 있다. The present invention relates to a method of manufacturing a pouch type lithium secondary battery, and more particularly, to a method of manufacturing a pouch type lithium secondary battery in which a gas generated in the pouch is removed in a vacuum state during a charging / discharging process of an electrode assembly in a pouch, and a sealing and venting process for sealing the opening portion of the pouch and releasing the vacuum state after the degassing process.
According to the present invention, it is possible to prevent deformation and weakening of the sealing surface by releasing the vacuum state while sealing the opening portion of the pouch.
Description
본 발명은 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파우치 실링면의 변형 및 약화를 방지하기 위한 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a pouch type lithium secondary battery, and more particularly, to a method of manufacturing a pouch type lithium secondary battery for preventing deformation and weakening of a pouch sealing surface.
최근 전자 기술의 발전에 따라 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터와 같은 전자기기용 전원으로 소형화, 경량화, 고 에너지 밀도화가 요구되고 있다. 이러한 추세에 따라 활발한 연구개발이 진행되고 있는 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 것으로, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.[0002] With the recent development of electronic technology, there has been a demand for miniaturization, weight reduction, and high energy density as power supplies for electronic devices such as mobile phones, camcorders, and notebook computers. 2. Description of the Related Art [0002] A secondary battery, which is actively under research and development in this trend, can be charged and discharged unlike a primary battery, and examples thereof include a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery and a lithium secondary battery.
이 중, 리튬 이차전지는 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나, 여러 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 등에 비해 작동전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높아 급속도로 사용되고 있는 추세다. 리튬 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형, 각형 그리고 파우치형을 들 수 있다. Among them, the lithium secondary battery is used as a power source for portable electronic devices, or is connected to a plurality of batteries in series to be used in a high-output hybrid vehicle. The lithium secondary battery has a working voltage three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel- The energy density is high and it is used rapidly. Lithium secondary batteries are manufactured in various shapes. Typical shapes include cylindrical, square, and pouch types.
종래기술에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 양극판과, 음극판과, 이들 사이에 개재된 분리막으로 구성되는 전극 조립체와, 전극 조립체가 수용되는 홈을 제공하는 파우치를 포함한다. The pouch type lithium secondary battery according to the prior art includes an electrode assembly composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator interposed therebetween, and a pouch for providing a groove in which the electrode assembly is received.
이러한 구성을 갖는 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법을 도 1을 참조하여 설명한다. 우선, 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 도포한 양극판 및 음극판을 절연체인 분리막과 함께 권취하거나 적층함으로써 전극 조립체를 제조하는 전극 조립체 준비 공정(S11)을 실시한다. A manufacturing method of a pouch type lithium secondary battery having such a structure will be described with reference to Fig. First, an electrode assembly preparation step (S11) for manufacturing an electrode assembly by winding or laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material together with a separator as an insulator is performed.
이후, 수납공정(S12)을 통하여 전극 조립체를 파우치에 수납시킨 후, 주액 공정(S13)을 실시한다. 주액 공정(S13)으로 전해액을 파우치 내부로 주액한 후 파우치의 가장자리를 실링한다. 이후, 파우치 내의 전극 조립체를 몇 회의 충방전 사이클을 통해 활성화 시키는 충방전 공정(S14)을 실시하고, 충방전 공정(S14) 중 발생되는 가스를 제거하기 위한 디개싱(Degassing) 공정(S15)을 수행한다. Then, after the electrode assembly is housed in the pouch through the storing step S12, the pouring step (S13) is performed. After the electrolyte solution is injected into the pouch in the pouring step (S13), the edge of the pouch is sealed. Thereafter, a charging and discharging process (S14) is performed to activate the electrode assembly in the pouch through several charging and discharging cycles, and a degassing process (S15) to remove the gas generated during the charging and discharging process (S14) .
디개싱 공정(S15)은 일반적으로 진공 하에서 이루어진다. 디개싱 공정(S15)은 실링된 파우치 가장자리의 일부분을 개봉하여 개구 부분을 형성한 후에, 진공에 의해 파우치 내부의 가스를 개구 부분으로 배출시킨다. 디개싱 공정(S15) 이후, 개구 부분을 재실링하여 파우치의 내부를 외부로부터 밀봉시키는 실링 공정(S16)을 실시한다. 실링 공정(S16) 이후, 벤트(vent) 공정(S17)을 실시하여, 진공을 해제하기 위해 챔버 내로 공기를 유입시켜 챔버 내부 압력을 상압으로 만든다. The degassing process (S15) is generally performed under vacuum. The degassing step (S15) opens a part of the sealed pouch edge to form an opening portion, and then the gas in the pouch is discharged to the opening portion by vacuum. After the degassing step (S15), a sealing step (S16) is performed in which the opening portion is resealed to seal the inside of the pouch from the outside. After the sealing step (S16), a vent step (S17) is performed to introduce air into the chamber to release the vacuum, thereby bringing the internal pressure of the chamber at atmospheric pressure.
상기와 같은 종래 파우치형 리튬 이차전지를 제조하는 방법은 파우치 개구 부분의 실링 공정 이후 벤트 공정을 수행하게 된다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 파우치(101)의 디개싱 공정 이후 실링되는 개구 부분(102)은 실링 열에 의하여 파우치(101)가 녹아 열변형부(105)를 형성하게 되고, 이러한 열변형부(105)가 파우치(101)를 밀폐시킴으로써 실링된다. 이러한 열변형부(105)는 절연 특성이 취약하고, 벤트 공정 중 공기 유입이 진행되는 과정에서 진공차에 의해 파우치(101)의 수축이 발생됨에 따라 열변형부(105)가 변형된다. 이에, 개구 부분(102)의 실링면(103) 일부가 실링 불량 부분(107)이 생기거나, 약화되는 문제점이 있었다. The method of manufacturing the conventional pouch type lithium secondary battery as described above performs the venting process after the sealing process of the opening portion of the pouch. 2 and 3, the
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 파우치의 개구 부분을 실링하면서 동시에 진공 상태를 해제하여 실링면의 변형 및 약화되는 것을 방지하고자 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to prevent deformation and weakening of a sealing surface by releasing a vacuum state while sealing an opening portion of a pouch.
본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법은, 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법에 있어서, 파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 상기 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(degassing) 공정과, 상기 디개싱 공정 이후에 상기 파우치의 개구 부분을 실링하면서 동시에 상기 진공 상태를 해제하는 실링 및 벤트(vent) 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for manufacturing a pouch type lithium secondary battery according to the present invention is a method for manufacturing a pouch type lithium secondary battery, comprising the steps of: removing gas generated in the pouch during a charging / discharging process of the electrode assembly in the pouch in a vacuum state and a sealing and venting step of sealing the opening portion of the pouch and releasing the vacuum state after the degassing process.
본 발명에서, 상기 실링 및 벤트 공정은 실링 블록으로 상기 파우치의 개구 부분을 상하에서 가압한 상태에서 상기 진공 상태를 해제하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the sealing and venting process release the vacuum state with the opening portion of the pouch being pressed upward and downward by a sealing block.
본 발명에서, 상기 실링 및 벤트 공정은 상기 파우치의 개구 부분을 따라 이동하는 실링 롤러로 상기 파우치의 개구 부분을 상하에서 가압한 상태에서 상기 진공 상태를 해제하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the sealing and venting process release the vacuum state while vertically pressing the opening portion of the pouch with a sealing roller moving along the opening portion of the pouch.
본 발명에서, 상기 실링 롤러는 상기 전극 조립체의 반대쪽에서 상기 전극 조립체를 향해 이동하며 실링을 위해 상기 파우치의 개구 부분을 상하에서 가압하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the sealing roller moves toward the electrode assembly from the opposite side of the electrode assembly, and presses the opening portion of the pouch upward and downward for sealing.
본 발명에서, 상기 실링 및 벤트 공정은 상기 파우치의 개구 부분을 실링하면서, 상기 진공 상태를 유지시키기 위한 챔버로 공기를 유입시켜 상기 챔버의 내압을 상압으로 전환시키는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the sealing and venting process air is introduced into the chamber for maintaining the vacuum state while sealing the opening portion of the pouch, thereby switching the internal pressure of the chamber to atmospheric pressure.
본 발명에서, 상기 실링 및 벤트 공정은 170 내지 200℃에서 실링을 행하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the sealing and venting process is performed at 170 to 200 ° C.
본 발명에서, 상기 실링 및 벤트 공정은 50 내지 150kgf/cm² 에서 실링을 행하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the sealing and venting process is performed at 50 to 150 kgf /
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법은 파우치의 개구 부분을 실링하면서 동시에 진공 상태를 해제하여 실링면의 변형 및 약화되는 것을 방지할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the method for manufacturing a pouch type lithium secondary battery according to the present invention can prevent deformation and weakening of a sealing surface by releasing a vacuum state while sealing an opening portion of a pouch.
도 1은 종래 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법 순서를 도시한 도면.
도 2는 종래 파우치형 리튬 이차전지의 벤트 공정을 도시한 도면.
도 3은 종래 파우치형 리튬 이차전지의 실링면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법 순서를 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 실링 및 벤트 공정을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 실링면을 도시한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a procedure of a conventional pouch-type lithium secondary battery.
2 is a view showing a venting process of a conventional pouch type lithium secondary battery.
3 is a view showing a sealing surface of a conventional pouch type lithium secondary battery.
4 is a view showing a procedure of a manufacturing method of a pouch type lithium secondary battery according to the present invention.
5 and 6 are views showing a sealing and venting process of a pouch type lithium secondary battery according to the present invention.
7 is a view showing a sealing surface of a pouch type lithium secondary battery according to the present invention.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법은 전극 조립체 준비 공정(S1)과, 수납 공정(S2)과, 전해액 주액 공정(S3)과, 충방전 공정(S4)과, 디개싱(Degassing) 공정(S5)과, 실링 및 벤트(Vent) 공정(S6)을 포함한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 4 to 6, a method of manufacturing a pouch type lithium secondary battery according to the present invention includes an electrode assembly preparing step S1, a storing step S2, an electrolyte pouring step S3, (S4), a degassing process (S5), and a sealing and vent process (S6).
우선, 양극 활물질 및 음극 활물질을 각각 도포한 양극판 및 음극판을 절연체인 분리막과 함께 권취하거나 적층함으로써 전극 조립체(4)를 제조하는 전극 조립체 준비 공정(S1)을 실시한다. 이후, 수납공정(S2)을 통하여 제조된 전극 조립체(4)를 파우치(1)에 수납시킨 후, 주액 공정(S3)을 실시한다. 주액 공정(S3)으로 전해액을 파우치(1)의 내부로 주액한 후 파우치(1)의 가장자리를 실링한다. 이후, 파우치(1) 내의 전극 조립체(4)를 몇 회의 충방전 사이클을 통해 활성화 시키는 충방전 공정(S4)을 실시하고, 충방전 공정(S4) 중 발생되는 가스를 제거하기 위한 디개싱 공정(S5)을 수행한다. 디개싱 공정(S5)은 일반적으로 진공 하에서 이루어진다. 디개싱 공정(S5)은 실링된 파우치(1) 가장자리의 일부분을 개봉하여 개구 부분(2)을 형성한 후, 진공에 의해 파우치(1) 내부의 가스를 개구 부분(2)으로 배출시킨다.First, an electrode assembly preparation step (S1) for manufacturing an electrode assembly (4) is carried out by winding or laminating a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively, together with a separator as an insulator. After the
전술한 공정은 종래와 동일하다. 이에, 여기서 더 이상 자세한 설명은 생략하도록 한다. The process described above is the same as the conventional process. Therefore, a detailed description will be omitted here.
디개싱 공정(S5) 이후, 실링 및 벤트 공정(S6)을 실시한다. 실링 및 벤트 공정(S6)은 디개싱 공정 시 가스를 제거하기 위한 개구 부분(2)을 재실링하는 실링 작업과 동시에, 디개싱 공정을 위하여 진공 상태로 만들었던 챔버(미도시)의 내부로 공기를 유입하여 챔버(미도시)의 내압을 상압으로 전환시킨다. After the degassing step (S5), a sealing and venting step (S6) is performed. The sealing and venting process S6 is a process of sealing the
이를 위하여 파우치(1)의 개구 부분(2)은 실링 블록(10)을 이용하여 상하에서 가압시킨다. 즉, 실링 블록(10)으로 파우치(1)의 개구 부분(2)을 상하에서 잡아 주어 개구 부분(2)을 실링하며, 이와 동시에 챔버(미도시)로 공기를 유입시킨다. 실링 블록(10)의 열에 의하여 파우치(1)는 녹아 열변형부(5)를 형성한다. 열변형부(5)에 의해 파우치(1)의 개구 부분(2)은 실링된다. 이에, 실링 블록(10)이 파우치(1)의 개구 부분(2)을 상하에서 잡아준 상태에서 챔버 내로 공기가 유입되기 때문에, 공기 유입으로 인한 파우치(1)의 실링 부분인 열변형부(5)의 변형 및 실링면(3)의 약화를 방지할 수 있다.For this purpose, the
한편, 이러한 실링 및 벤트 공정(S6)을 위하여 실링 블록(10) 외에 실링 롤러(11)를 사용할 수 있다(도 6 참조). 실링 롤러(11)는 파우치(1)의 개구 부분(2)을 상하에서 가압하며 파우치(1)의 외측에서 내측 방향으로 즉, 전극 조립체(4)의 반대쪽에서 전극 조립체(4)쪽으로 이동하여 파우치(1)의 개구 부분(2)을 실링한다. 이와 동시에 챔버(미도시)에 공기를 유입하여 챔버(미도시)의 내압을 상압으로 전환시킨다. 실링 블록(10)과 마찬가지로 실링 롤러(10)의 열에 의하여 파우치(1)는 녹아 열변형부(5)를 형성한다. 열변형부(5)에 의해 파우치(1)의 개구 부분(2)은 실링된다. 이에, 실링 블록(10)이 파우치(1)의 개구 부분(2)을 상하에서 잡아준 상태에서 챔버 내로 공기가 유입되기 때문에, 공기 유입으로 인한 파우치(1)의 실링 부분인 열변형부(5)의 변형 및 실링면(3)의 약화를 방지할 수 있다.Meanwhile, in addition to the
이와 같은 실링 및 벤트 공정(S6)은 170 내지 200℃의 온도와 50 내지 150kgf/㎠의 압력으로 실링을 실시하는 것이 바람직하다. 이는 온도와 압력이 상기의 범위보다 낮을 경우 실링이 약화되고, 상기의 범위보다 높을 경우 절연 특성이 약화되어 부식이 발생할 위험이 있기 때문이다.It is preferable that the sealing and venting process S6 is performed at a temperature of 170 to 200 DEG C and a pressure of 50 to 150 kgf / cm < 2 >. This is because the sealing is weakened when the temperature and the pressure are lower than the above range, and when the temperature and the pressure are higher than the above range, the insulation characteristic is weakened and there is a risk of corrosion.
본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지를 제조하는 방법에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 파우치(1)의 디개싱 공정 이후 실링되는 개구 부분(2)이 실링 약화에 따른 변형 없으므로, 실링면(3)이 균일하다. According to the method for manufacturing the pouch type lithium secondary battery according to the present invention, as shown in FIG. 7, since the
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than by the foregoing detailed description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, as well as all equivalents thereof, be within the scope of the present invention.
1: 파우치 2: 개구 부분 4: 전극 조립체1: pouch 2: opening part 4: electrode assembly
Claims (8)
파우치 내의 전극 조립체에 대한 충방전 공정 중에 상기 파우치 내에서 발생한 가스를 진공 상태에서 제거하는 디개싱(degassing) 공정과,
상기 디개싱 공정 이후에 상기 파우치의 개구 부분을 실링하면서 동시에 상기 진공 상태를 해제하는 실링 및 벤트(vent) 공정을 포함하고,
상기 실링 및 벤트 공정은 실링 블록 또는 실링 롤러로 상기 파우치의 개구 부분을 상하에서 가압하여 상기 실링 블록 또는 실링 롤러의 열로 상기 파우치를 녹여 열변형부를 형성하고, 상기 열변형부에 의해 상기 파우치의 개구 부분을 실링하여 실링면을 형성하며, 이와 동시에 진공상태로 만들었던 챔버로 공기를 유입하여 상기 챔버의 내압을 상압으로 전환시켜서 상기 진공 상태를 해제하되, 상기 챔버에 공기 유입시 상기 실링 블록 또는 실링 롤러가 상기 열변형부와 상기 실링면을 상하에서 잡아주고 있음에 따라 상기 열변형부 및 상기 실링부의 변형 및 실링 약화를 방지하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법.A method of manufacturing a pouch type lithium secondary battery,
A degassing step of removing a gas generated in the pouch in a vacuum state during a charging and discharging process of the electrode assembly in the pouch,
And a sealing and vent process for sealing the opening portion of the pouch and releasing the vacuum state after the degassing process,
Wherein the sealing and venting process is performed by vertically pressing the opening portion of the pouch with a sealing block or a sealing roller to melt the pouch with the heat of the sealing block or the sealing roller to form a heat deforming portion, And the sealing block or the sealing roller is opened when the air is introduced into the chamber by switching the internal pressure of the chamber to the atmospheric pressure so as to release the vacuum state, Wherein the heat deforming portion and the sealing portion are prevented from being deformed and the sealing is weakened by holding the heat deforming portion and the sealing surface from above and below.
상기 실링 롤러는 상기 전극 조립체의 반대쪽에서 상기 전극 조립체를 향해 이동하며 실링을 위해 상기 파우치의 개구 부분을 상하에서 가압하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein the sealing roller moves from the opposite side of the electrode assembly toward the electrode assembly and presses the opening portion of the pouch upward and downward for sealing.
상기 실링 및 벤트 공정은 170 내지 200℃ 에서 실링을 행하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein the sealing and venting process is performed at a temperature of 170 to 200 占 폚.
상기 실링 및 벤트 공정은 50 내지 150kgf/㎠에서 실링을 행하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein the sealing and venting process is performed at a pressure of 50 to 150 kgf / cm < 2 >.
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